DIN 4150-3-2016 Vibrations in buildings - Part 3 Effects on structures《建筑物振动 第3部分 对建筑物结构的影响》.pdf

1、Dezember 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 91.120.25!%X“2579353www.din.deDIN 4150-3Erschtterungen im Bauwesen Teil 3: Einwirku

2、ngen auf bauliche AnlagenVibrations in buildings Part 3: Effects on structuresVibrations dans les btiments Partie 3: Effets sur les constructionAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 4150-3:1999-02www.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDDIN-Normenausschuss Bauwesen (NA

3、Bau)Normenausschuss Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIDIN 4150-3:2016-12 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Grundlagen zur Ermittlung und Beurteilung von Erschtterungen in baulichen Anlagen 5 4.1 Verfahren 5 4.

4、2 Erschtterungsmessungen. 5 4.3 Spannungsermittlung 6 4.4 Beanspruchbarkeit . 6 4.5 Beurteilungsmastbe 6 4.6 Auswirkung von Erschtterungen auf Bden . 7 5 Kurzzeitige Erschtterungen 7 5.1 Beurteilung von Gebuden. 7 5.2 Beurteilung von massiven Bauteilen und unterirdischen Bauwerken . 9 5.3 Beurteilun

5、g von erdverlegten Rohrleitungen . 10 6 Dauererschtterungen 10 6.1 Beurteilung von Gebuden. 10 6.2 Beurteilung von erdverlegten Rohrleitungen . 12 6.3 An- und Abschaltvorgnge . 12 7 Durchfhrung von Erschtterungsmessungen . 12 (normativ) Muster fr den Umfang eines Messberichts . 14 Anhang A(normativ)

6、 Alternatives Mess- und Auswerteverfahren . 16 Anhang B(normativ) Wirkung von Erschtterungen auf Bden . 17 Anhang C(informativ) Messungen und Auswertungen 18 Anhang DD.1 Informationen zu Messungen an Rohrleitungen 18 D.2 Frequenzbewertung . 18 (informativ) Verminderung von Erschtterungen 21 Anhang E

7、E.1 Manahmen am Emissionsort (Quelle) . 21 E.2 Manahmen am Immissionsort . 21 E.3 Manahmen auf dem bertragungsweg . 22 Literaturhinweise . 23 DIN 4150-3:2016-12 3 Vorwort Diese Norm wurde vom NA 005-51-05 AA Schwingungsfragen im Bauwesen; Einwirkungen auf Bauwerke und Bauteile“ im DIN-Normenausschus

8、s Bauwesen (NABau) erarbeitet und ersetzt DIN 4150-3:1999-02. DIN 4150, Erschtterungen im Bauwesen, besteht aus den folgenden Teilen: Teil 1: Vorermittlung von Schwingungsgren Teil 2: Einwirkungen auf Menschen in Gebuden Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen (dieses Dokument) Es wird auf die Mgl

9、ichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 4150-3:1999-02 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die Norm wurde i

10、nsgesamt fachlich und redaktionell berarbeitet; b) es wurden 3.4 (Betragsmaximalwert), 3.7 (oberste Deckenebene), 6.3 (An- und Abschaltvorgnge) und Tabelle 2 (unterirdische Hohlrume) aufgenommen; c) ein alternatives Auswerteverfahren zur Beurteilung kurzzeitiger Fundamenterschtterungen wurde eingefh

11、rt; d) als magebende Stelle fr die Beurteilung von Gebudeschwingungen wurde die oberste Deckenebene festgelegt; e) die Bestimmungen zur Erschtterungsmessung an Gebuden sind in Abschnitt 7 zusammengefasst; f) Anhang C wurde auf normativ gendert. Frhere Ausgaben DIN 4150-3: 1975-09, 1986-05, 1999-02 D

12、IN 4150-3:2016-12 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Verfahren fr die Ermittlung und Beurteilung der durch Erschtterungen verursachten Einwirkungen auf bauliche Anlagen, die fr vorwiegend ruhende Beanspruchung bemessen sind, fest. Sie gilt fr Bauwerke, die nicht nach spezifischen Normen und Richt

13、linien fr dynamische Einwirkungen auszulegen sind. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatiert

14、en Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 1311 (alle Teile), Schwingungen und schwingungsfhige Systeme DIN 4150-1, Erschtterungen im Bauwesen Teil 1: Vorermittlung von Schwingungsgren DIN 4150-2, Erschtterungen im Bauwesen Teil 2:

15、Einwirkungen auf Menschen in Gebuden DIN 45669-1, Messung von Schwingungsimmissionen Teil 1: Schwingungsmesser - Anforderungen und Prfungen DIN 45669-2, Messung von Schwingungsimmissionen Teil 2: Messverfahren DIN EN 1594, Gasinfrastruktur Rohrleitungen fr einen maximal zulssigen Betriebsdruck ber 1

16、6 bar Funktionale Anforderungen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 1311 (alle Teile) und die folgenden Begriffe. 3.1 Erschtterungen mechanische Schwingungen fester Krper mit potentiell belstigender Wirkung fr den Menschen oder schdigender Wirkung fr bauliche An

17、lagen 3.2 Schaden bleibende Folge einer Einwirkung, die eine Verminderung des Gebrauchswertes des betroffenen Bauwerks oder Bauteils im Hinblick auf seine Nutzung bedeutet 3.3 Anhaltswert ein aus Erfahrung festgelegter Wert, bei dessen Einhaltung ein Schaden nicht eintritt 3.4 Betragsmaximalwert vi,

18、 maxbetragsmig grter Wert des Signals v(t)in der Messrichtung i (i = x, y, z) DIN 4150-3:2016-12 5 3.5 kurzzeitige Erschtterungen Erschtterungen, deren Hufigkeit des Auftretens nicht ausreicht, um Materialermdungserscheinungen hervorzurufen, und deren zeitliche Abfolge und Dauer nicht geeignet sind,

19、 um in der betroffenen Struktur eine wesentliche Vergrerung der Schwingungen durch Resonanzerscheinungen zu erzeugen 3.6 Dauererschtterungen alle Erschtterungen, auf die die Definition der kurzzeitigen Erschtterungen nicht zutrifft 3.7 oberste Deckenebene oberste Geschossdecke, die auf tragenden Wnd

20、en aufliegt und die in der Regel eine aussteifende Wirkung in den beiden horizontalen Richtungen bernimmt 4 Grundlagen zur Ermittlung und Beurteilung von Erschtterungen in baulichen Anlagen 4.1 Verfahren Als geeignetes Verfahren zur Ermittlung und Beurteilung der Erschtterungen von baulichen Anlagen

21、 haben sich Schwingungsmessungen bewhrt und sind Grundlage dieser Norm. Sofern hiervon kein Gebrauch gemacht wird, sind zur Beurteilung der Erschtterungseinwirkungen die in den baulichen Anlagen auftretenden dynamischen Beanspruchungen durch Messung oder durch Berechnung zu ermitteln und unter Berck

22、sichtigung der Hufigkeit ihres Auftretens mit der Beanspruchbarkeit zu vergleichen. Fr die Beurteilung leichter Schden sind die beiden vorgenannten Methoden nicht geeignet (siehe auch 4.5). In Einzelfllen knnen Erschtterungen auftreten, die sowohl Anteile von kurzzeitigen Erschtterungen als auch von

23、 Dauererschtterungen enthalten. In diesen Fllen ist eine separate Beurteilung nach den Abschnitten 5 und 6 vorzunehmen. In besonderen Fllen sind auch die indirekten Folgen aus Erschtterungen in Form von Fundament-verschiebungen zu beachten (siehe auch 4.6). Bei Tunnelsprengungen oder offen aufgelegt

24、en Sprengstoffladungen kann die Anregung von Gebude-schwingungen auch durch einen Luftdrucksto erfolgen. Auch in diesem Fall gelten die Anhaltswerte dieser Norm. 4.2 Erschtterungsmessungen Die am Bauwerk auftretenden Erschtterungen knnen mit Weg-, Geschwindigkeits-, oder Beschleunigungs-aufnehmern d

25、irekt erfasst werden (siehe Abschnitt 7). Die Beurteilung erfolgt auf Basis von Betragsmaximalwerten der Schwinggeschwindigkeit. Bei der Beurteilung wird zwischen kurzzeitigen Erschtterungen (siehe Abschnitt 5) und Dauererschtterungen (siehe Abschnitt 6) unterschieden. Dieses Dokument nennt Anhaltsw

26、erte fr Schwinggeschwindigkeiten, die aus zahlreichen Messungen als Erfahrungswerte gewonnen wurden. Werden diese Anhaltswerte eingehalten, so treten Schden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchswertes (siehe 4.5), deren Ursachen auf Erschtterungen zurckzufhren wren, nach den bisherigen Erfahrung

27、en nicht auf. Werden trotzdem Schden beobachtet, ist davon auszugehen, dass andere Ursachen fr diese Schden magebend sind. Werden die Anhaltswerte berschritten, so folgt daraus nicht, dass Schden auftreten mssen. Bei berschreitungen sind gegebenenfalls weitergehende Untersuchungen DIN 4150-3:2016-12

28、 6 erforderlich, beispielsweise die Spannungsermittlung und -beurteilung nach den in 4.3 und 4.4 erluterten Verfahren. 4.3 Spannungsermittlung Durch Messung der Dehnungen am schwingenden Bauteil kann unmittelbar ber das Stoffgesetz auf die Spannungen geschlossen werden. Durch Messung von Weg, Geschw

29、indigkeit oder Beschleunigung knnen Amplitude und Frequenz dieser Schwingungsgren ermittelt werden und als Ausgangsgren fr die Berechnung der Spannungen dienen. Die Beanspruchung von resonanznah schwingenden Balken oder Platten kann nherungsweise aus der Schwinggeschwindigkeitsamplitude bestimmt wer

30、den, wenn die Messung am Ort der grten Amplitude vorgenommen wird. Die Kenntnis der Randbedingungen und der Steifigkeit ist zur Abschtzung der Spannung in diesem Fall nicht erforderlich (siehe Abschnitt 6). Alternativ knnen die Spannungen auch rein rechnerisch ermittelt werden. Lokale Dehnungsmessun

31、gen an einzelnen Bauteilen (z. B. Fundamenten) sind ungeeignet, um die Auswirkungen auf das Gesamtgebude zu beurteilen. 4.4 Beanspruchbarkeit Beim Nachweis der Tragfhigkeit sind die in den entsprechenden Normen und Richtlinien festgelegten Sicherheiten bei zustzlichen dynamischen Beanspruchungen in

32、Abhngigkeit von der Art und Dauer der dynamischen Einwirkungen, der Art der Messung, den Eigenschaften der Baustoffe und der Bauart zu bercksichtigen. Die Tragfhigkeit ist soweit erforderlich auch unter Bercksichtigung der Sicherheit gegen Ermdungs-versagen nachzuweisen. Sind Dauerfestigkeitsschaubi

33、lder vorhanden, knnen Grenzzustnde von Spannungen, Schwingweiten, Deformationen und hnliches fr die verwendeten Baustoffe, Bauteile und Verbindungen in Abhngigkeit von der Anzahl der zu erwartenden Spannungswechsel aus diesen entnommen werden. Auf den genauen Nachweis gegen Ermdungsversagen darf ver

34、zichtet werden, wenn fr den Nachweis der Tragfhigkeit die dynamischen Lastanteile mit dem Ermdungsbeiwert 3 multipliziert werden. Ein Nachweis der Sicherheit gegen Ermdungsversagen ist nicht erforderlich, wenn der dynamische Beanspruchungsanteil weniger als 10 % der statisch zulssigen Beanspruchung

35、betrgt. 4.5 Beurteilungsmastbe Eine Verminderung des Gebrauchswertes von Gebuden oder Gebudeteilen durch Erschtterungs-einwirkungen im Sinne dieser Norm ist z. B.: Beeintrchtigung der Standsicherheit von Gebuden und Verminderung der Tragfhigkeit von Decken und anderen Bauteilen. Bei Gebuden nach den

36、 Tabellen 1, 4 oder B.1, jeweils Zeilen 2 und 3, ist eine Verminderung des Gebrauchswertes auch gegeben, wenn z. B.: Risse im Putz von Wnden auftreten; bereits vorhandene Risse in Gebuden vergrert werden; DIN 4150-3:2016-12 7 Trenn- und Zwischenwnde von tragenden Wnden oder Decken abreien. Diese Sch

37、den werden auch als leichte Schden bezeichnet. Werden Gebude nach den Tabellen 1, 4 oder B.1, jeweils Zeile 1, beurteilt, stellen leichte Schden keine Minderung des Gebrauchswertes dar. Unter der besonderen Erschtterungsempfindlichkeit (Tabellen 1, 4, B.1, jeweils Zeile 3) wird die Eigenschaft eines

38、 Bauwerks verstanden, dass bereits geringe Erschtterungen leichte Schden hervorrufen knnen. 4.6 Auswirkung von Erschtterungen auf Bden Vor allem in locker bis mitteldicht gelagerten nichtbindigen Bden (Sande, Kiese) knnen starke Erschtterungen zu Sackungen des Bodens und damit zu Setzungen von Grndu

39、ngskrpern fhren. Das gilt besonders fr Dauererschtterungen, gleichfrmige Sande und Bden unterhalb des Grundwasserspiegels. Nhere Informationen sind in Anhang C enthalten. 5 Kurzzeitige Erschtterungen 5.1 Beurteilung von Gebuden 5.1.1 Beurteilung des Gesamtbauwerkes Fr die Beurteilung sind die horizo

40、ntalen Schwinggeschwindigkeiten in der obersten Deckenebene magebend. Es wird der grere Wert der beiden horizontalen Einzelkomponenten zugrunde gelegt. Bei Messungen an dieser Stelle werden in der Regel die maximalen horizontalen Schwingungsantworten des Bauwerks auf die Anregung im Fundamentbereich

41、 ermittelt. Alternativ zu einer direkten Messung in der obersten Deckenebene kann fr die Beurteilung kurzzeitiger Erschtterungen auch am Gebudefundament gemessen werden. Fr diese Beurteilung wird der grte Wert vi, max der drei Einzelkomponenten i = x, y, z der Schwinggeschwindigkeit v(t) am Fundamen

42、t herangezogen. Die Anhaltswerte fr vi, maxam Fundament und in der obersten Deckenebene (i= x, y) sind in Tabelle 1 fr verschiedene Gebudearten angegeben. Die frequenzabhngigen Anhaltswerte fr Fundament-erschtterungen bercksichtigen das bertragungsverhalten vom Fundament auf die oberste Deckenebene.

43、 In Bild 1 sind die Werte der Spalten 2 bis 4 aus Tabelle 1 graphisch dargestellt. Fr die Einordnung in die Frequenzbereiche, die in Tabelle 1 angegeben sind, muss jene Frequenz zugrunde gelegt werden, die im Bereich der magebenden Schwinggeschwindigkeitswerte auftritt, wobei auf die Erfassung der n

44、iedrigen Frequenzen besondere Sorgfalt zu verwenden ist. Bei Anwendung von Analyse-verfahren ist dem Signalcharakter Rechnung zu tragen, z. B. durch geeignete Fensterfunktionen (siehe auch Anhang D). Alternativ kann auch das gleichwertige Beurteilungsverfahren nach Anhang B verwendet werden. Es hand

45、elt sich um ein automatisierbares Mess- und Auswerteverfahren. Die Maximalwerte der nach diesem Verfahren ermittelten frequenzbewerteten Schwinggeschwindigkeiten sind unmittelbar mit dem frequenz-unabhngigen Anhaltswert zu vergleichen. DIN 4150-3:2016-12 8 Tabelle 1 Anhaltswerte fr vi, maxzur Beurte

46、ilung der Wirkung von kurzzeitigen Erschtterungen auf Gebude - Gebudeart Anhaltswerte fr vi, maxin mm/s Fundament, alle Richtungen, i = x, y, z Frequenzen Oberste Deckenebene, horizontal, i = x, y Decken, vertikal, i = z 1 Hz bis 10 Hz 10 Hz bis 50 Hz 50 Hz bis 100 Hz aalle Frequenzen alle Frequenze

47、n Spalte Zeile 1 2 3 4 5 6 1 Gewerblich genutzte Bauten, Industriebauten und hnlich strukturierte Bauten 20 20 bis 40 40 bis 50 40 20 2 Wohngebude und in ihrer Konstruktion und/oder Nutzung gleichartige Bauten 5 5 bis 15 15 bis 20 15 20 3 Bauten, die wegen ihrer besonderen Erschtterungsempfind-lichk

48、eit nicht denen nach Zeile 1 und Zeile 2 ent-sprechen und besonders erhaltenswert (z. B. unter Denkmalschutz stehend) sind 3 3 bis 8 8 bis 10 8 20 bANMERKUNG Auch bei Einhaltung der Anhaltswerte nach Zeile 1, Spalten 2 bis 5 knnen leichte Schden nicht ausgeschlossen werden. a Bei Frequenzen ber 100

49、Hz drfen mindestens die Anhaltswerte fr 100 Hz angesetzt werden. b Unterabschnitt 5.1.2 Absatz 2 ist zu beachten. DIN 4150-3:2016-12 9 Legende 1 Zeile 1 2 Zeile 2 3 Zeile 3 f Frequenz (Hz) vi, maxBetragsmaximalwert der Schwinggeschwindigkeit (mm/s) Bild 1 Graphische Darstellung der Fundament-Anhaltswerte